دفع ارتعاشات مسئله سيال- سازه با استفاده از تئوري كنترل مرزي

Vibration Suppression of a Fluid-Structure via Boundary Control Method

در اين مقاله، به بررسي ميرا نمودن ارتعاشات تير تيموشنكو تحت بار سيال پرداخته شده است. در ابتدا، ارتعاشات آزاد اين تير بدون بار سيال و تحت بار سيال مورد بررسي قرار گرفته و در ادامه با استفاده از عملگرهاي كنترلي، ارتعاشات تير در حضور و يا عدم حضور سيال ميرا گرديده‌است. اثبات پايدارسازي با استفاده از روش كنترل لياپانف انجام پذيرفته و با استفاده از تابعك لياپانف ميرا شدن ارتعاشات تحت كنترلرهاي مرزي براي هر دو حالت تحقيق شده‌است. در اين تحقيق، معادلات مزدوج تير تيموشنكو با سيال ارايه شده‌است و با استفاده از روش كنترل مرزي و تنها با استفاده از عملگر كنترلي در مرز تير، ارتعاشات تير و حركت مزدوج سيال به طور همزمان پايدار شده‌اند. در ادامه جهت تصديق نتايج تحليلي، از نرم‌افزار آباكوس استفاده گرديده‌است. در مدلسازي عددي مشخص شد كه در حضور سيال بدليل ايجاد جرم افزوده به تير، فركانس ارتعاشات پايين‌تر بوده و دفع ارتعاشات ديرتر محقق خواهد شد.

In this article, the vibrations suppression of Timoshenko beam with or without fluid loading has been studied. Firstly, free vibrations of the beam without fluid loading and under fluid loading was studied and then by utilizing of control actuators, beam vibrations with or without fluid loading was dissipated. Stabilization proof has been accomplished by use of Lyapunov control concept and adopting Lyapunov functional, for both cases. In this research, the coupled governing equation of the beam and the fluid has been presented and by utilizing boundary control actuators and using boundary actuators just in the beam boundary, the beam vibrations and fluid motion was stabilized simultaneously. Afterwards, ABAQUS commercial software was used to verify the numerical results. It was been clear the beam vibrations in the presence of the fluid have the lower frequencies due to augmented mass of the fluid and therefore, the vibrations dissipation of the beam will be slower that the dry beam.